Модемные протоколы

информации. Существующие протоколы физического уровня, использующие

частотное разделение каналов, обеспечивают симметричную дуплексную связь со

скоростями, не превышающими 2400 бит/с.

Оговорка про симметричный дуплекс не случайна. Дело в том, что ряд

протоколов обеспечивают и более скоростную связь, но в одном направлении, в

то время как обратный канал - значительно медленнее. Разделение частот в

этом случае осуществляется на неравные по ширине полосы пропускания

подканалы. Эта разновидность дуплексной связи называется асимметричной.

Другим методом обеспечения симметричного дуплекса, который используется во

всех высокоскоростных протоколах, является технология эхо-подавления (эхо-

компенсации). Суть ее заключается в том, что модемы, обладая информацией о

собственном выходном сигнале, могут использовать это знание для фильтрации

собственного "рукотворного" шума из принимаемого сигнала. На этапе

вхождения в связь каждый модем, посылая некий зондирующий сигнал,

определяет параметры эхо-отражения: время запаздывания и мощность

отраженного сигнала. А в процессе сеанса связи эхо-компенсатор модема

"вычитает" из принимаемого входного сигнала свой собственный выходной

сигнал, скорректированный в соответствии с полученными параметрами эхо-

отражения. Эта технология позволяет использовать для дуплексной передачи

информации всю ширину полосы пропускания канала, однако требует при

реализации весьма серьезных вычислительных ресурсов на сигнальную

обработку.

Наконец, стоит отметить, что многие протоколы и не пытаются обеспечить

дуплексную связь. Это так называемые полудуплексные протоколы. В частности,

все протоколы, предназначенные для факсимильной связи - полудуплексные. В

этом случае в каждый момент времени информация передается только в одну

сторону. По окончании приема/передачи некоторой порции информации оба

модема (факса) синхронно переключают направление передачи данных (ping-

pong). Ввиду отсутствия проблем с взаимным проникновением подканалов

передачи, а также с эхо-отражением, полудуплексные протоколы в общем случае

характеризуются большей помехоустойчивостью и возможностью использования

всей ширины полосы пропускания канала. Однако эффективность использования

канала для передачи данных по сравнению с дуплексными протоколами ниже.

Связано это прежде всего с тем, что практически все протоколы передачи

данных, как канального уровня (MNP, V.42), так и уровня передачи файлов (X,

Y, Zmodem), требуют двустороннего обмена, по крайней мере для подтверждения

принятой информации. А любое переключение направления передачи, помимо

невозможности в данный момент передавать очередную порцию пользовательской

информации, требует дополнительных накладных расходов по времени на

взаимную пересинхронизацию приемной и передающей сторон.

Общеупотребительные модемные протоколы ITU-T (Краткий обзор)

Протоколы передачи данных Международного союза электросвязи

|Стандарт |Год |Максимальная |Дуплекс/ |Коммутируем|Тип |

| |утвержде|скорость, |полудуплекс |ые/ |модуляци|

| |ния |бит/с | |выделенные |и |

|V.21 |1964/198|200/300 |FDX(FDM) |PSTN |FSK |

| |4 | | | | |

|V.22 |1980/198|1200 |FDX(FDM) |PSTN |DPSK |

| |8 | | | | |

|V.22 bis |1984/198|2400 |FDX(FDM) |PSTN |QAM |

| |8 | | | | |

|V.23 |1964/198|1200 |HDX |PSTN |FSK |

| |8 | | | | |

|V.26 |1968/198|2400 |HDX |Private |DPSK |

| |4 | | | | |

|V.26 bis |1972/198|2400 |HDX |PSTN |DPSK |

| |4 | | | | |

|V.26 ter |1984/198|2400 |FDX(EC) |PSTN |DPSK |

| |8 | | | | |

|V.27 |1972/198|4800 |HDX |Private |DPSK |

| |4 | | | | |

|V.27 bis |1976/198|4800 |HDX |Private |DPSK |

| |4 | | | | |

|V.27 ter |1976/198|4800 |HDX |PSTN |DPSK |

| |4 | | | | |

|V.29 |1976/198|9600 |HDX |Private |QAM |

| |8 | | | | |

|V.32 |1984/198|9600 |FDX(EC) |PSTN |QAM/TCM |

| |8 | | | | |

|V.33 |1985/198|14400 |FDX |Private |TCM |

| |8 | | | | |

|V.17 |1991 |14400 |FDX(EC) |PSTN |TCM |

|V.32 bis |1991 |14400 |FDX(EC) |PSTN |TCM |

|V.34 |1996 |33600 |FDX |PSTN |QAM |

|V.90 |1998 |56700/33600 |FDX |PSTN |PCM/QAM |

|V.92 |2000 |56700/48000 |FDX |PSTN |PCM |

V.21

Это дуплексный протокол с частотным разделением каналов и частотной же

модуляцией FSK. На нижнем канале (его обычно использует для передачи

вызывающий модем) "1" передается частотой 980 Гц, а "0" - 1180 Гц. На

верхнем канале (передает отвечающий) "1" передается частотой 1650 Гц, а "0"

- 1850 Гц. Модуляционная и информационная скорости равны - 300 бод, 300

бит/с. Несмотря на невысокую скорость, данный протокол находит применение

прежде всего в качестве "аварийного", при невозможности вследствие высокого

уровня помех использовать другие протоколы физического уровня. Кроме того,

ввиду своей неприхотливости и помехоустойчивости, он используется в

специальных высокоуровневых приложениях, требующих высокой надежности

передачи.

V.22

Это дуплексный протокол с частотным разделением каналов и модуляцией DPSK.

Несущая частота нижнего канала (передает вызывающий) - 1200 Гц, верхнего

(передает отвечающий) - 2400 Гц. Модуляционная скорость - 600 бод. Имеет

режимы двухпозиционной (кодируется бит) и четырехпозиционной (дибит)

фазоразностной модуляции с фазовым расстоянием между точками,

соответственно, в 180 и 90 град. Соответственно, информационная скорость

может быть 600 или 1200 бит/с. Этот протокол фактически поглощен протоколом

V.22bis.

V.22bis

Это дуплексный протокол с частотным разделением каналов и модуляцией QAM.

Несущая частота нижнего канала (передает вызывающий) - 1200 Гц, верхнего –

2400 Гц. Модуляционная скорость - 600 бод. Имеет режимы четырехпозиционной

(кодируется дибит) и шестнадцатипозиционной (кодируется квадробит)

квадратурной амплитудной модуляции. Соответственно, информационная скорость

может быть 1200 или 2400 бит/с. Режим 1200 бит/с полностью совместим с

V.22, несмотря на другой тип модуляции. Дело в том, что первые два бита в

режиме 16-QAM (квадробит) определяют изменение фазового квадранта

относительно предыдущего сигнального элемента и потому за амплитуду не

отвечают, а последние два бита определяют положение сигнального элемента

внутри квадранта с вариацией амплитуды. Таким образом, DPSK можно

рассматривать как частный случай QAM, где два последних бита не меняют

своих значений. В результате из шестнадцати позиций выбираются четыре в

разных квадрантах, но с одинаковым положением внутри квадранта, в том числе

и с одинаковой амплитудой. Протокол V.22bis

является стандартом де-факто для всех среднескоростных модемов.

V.32 Это дуплексный протокол с эхо-подавлением и квадратурной

амплитудной модуляцией или модуляцией с решетчатым кодированием. Частота

несущего сигнала - 1800 Гц, модуляционная скорость - 2400 бод. Таким

образом, используется спектр шириной от 600 до 3000 Гц. Имеет режимы

двухпозиционной (бит), четырехпозиционной (дибит) и шестнадцатипозиционной

(квадробит) QAM. Соответственно, информационная скорость может быть 2400,

4800 и 9600 бит/с. Кроме того, для скорости 9600 бит/с имеет место

альтернативная модуляция - 32-позиционная TCM.

V.32bis Это дуплексный протокол с эхо-подавлением и модуляцией TCM.

Используются те же, что в V.32, частота несущего сигнала - 1800 Гц, и

модуляционная скорость - 2400 бод. Имеет режимы 16-TCM, 32-TCM, 64-TCM и

128-TCM. Соответственно, информационная скорость может быть 7200, 9600,

12000 и 14400 бит/с. Режим 32-TCM полностью совместим с соответствующим

режимом V.32. Протокол V.32bis является стандартом де-факто для всех

скоростных модемов.

V.34 включает в себя различные технологии запатентованные 17

компаниями. Этот протокол использует всю ширину аналогового канала. Это и

многое другое позволяет ему работать на скоростях до 33600 бит/с по

аналоговому каналу, но работа модема на максимальной скорости не возможна

через аппаратуру с ЧРК, так как происходит выход за пределы канала ТЧ,

поэтому максимальная скорость для канала ТЧ составляет 31200 бит/с, что

тоже не плохо. Этот протокол явился последним аналоговым протоколом

передачи данных.

V.90 позволил провайдерам Internet поднять обслуживание своих клиентов

на качественно новый уровень, обеспечив почти двукратное повышение скорости

передачи данных до конечного потребителя. Для обеспечения такого сервиса у

провайдера должно быть установлено специальное оборудование, поддерживающее

режим цифровой передачи данных. Как правило, это серверы доступа таких

известных фирм-производителей, как Ascend, Cisco, Livingston и ЗСом,

удельная стоимость которых еще до недавнего времени составляла несколько

сот долларов на один канал V.90. Стандарт V.90 еще называют V.PCM (Pulse

Coded Modulation) или стандартом импульсно-кодовой модуляцией.Cогласно V.90

поток данных, поступающих от провайдера к конечному потребителю, не

проходит фазу аналогового кодирования. Вместо этого данные кодируются по

методу РСМ, причем импульсы передаются на разных уровнях сигнала.

Естественно, что использование протокола V.90 накладывает очень жесткие

условия на качество телефонных каналов связи и самой АТС. Причем

пользовательская АТС и АТС провайдера должны быть цифровыми.

V.92 позволяет увеличить максимальную исходящую скорость от

пользователя с 33,6 (V.90) до 48 Кбит/с. Используется также ИКМ. Должно

быть не более чем одно аналого-цифровое преобразование. Исходящая от

пользователя информация может передаваться со скоростями от 24 до 48 Кбит/с

с шагом 1,333 Кбит/с. Кроме того, уменьшается время вхождения в связь с 20

(V.90) до 10 с.

В цифровой телефонии частота сигнала дискретизации составляет 8 kHz, а

число уровней дискретизации - 256, что соответствует восьми разрядам,

поэтому максимальная скорость передачи данных может составлять 64 Kbps.

Откуда же взялось ограничение в 56 Kbps в протоколах V.90 и V.92? Дело в

том, что понижение уровня передачи данных с 64 до 56 Kbps преследовало две

цели. Во-первых, уменьшить нелинейные характеристики аналогового

оборудования, которое обеспечивает связь с конечным потребителем, и во-

вторых, уменьшить уровень шумов и перекрестных помех между соседними

телефонными каналами.

Экзотические модемные протоколы ITU-T

V.23 Это полудуплексный протокол с частотной модуляцией FSK. В нем имеется

два скоростных режима: 600 бит/с и 1200 бит/с. Модуляционная и

информационная скорости равны: соответственно, 600 и 1200 бод. В обоих

режимах "1" передается частотой 1300 Гц. В режиме 600 бит/с "0" передается

частотой 1700 Гц, а в режиме 1200 бит/с - частотой 2100 Гц. Реализация

протокола опционально может включать обратный канал, работающий на скорости

75 бит/с, что превращает протокол в асимметричный дуплексный. Частота

передачи "1" в обратном канале - 390 Гц, "0" - 450 Гц. Этот протокол

практически вышел из употребления в качестве стандартного протокола

межмодемной связи, и далеко не всякий стандартный модем им оснащен. Однако,

он служил и до сих пор остается базовым для реализации нестандартных

модемов, получивших широкое распространение в нашей стране (типа LEXAND).

Видимо, благодаря простоте, высокой помехоустойчивости и приличной (по

сравнению с V.21) скорости. Кроме того, в ряде европейских стран этот

протокол применяется в информационной системе Videotex.

V.26, V.26bis, V.26ter Эти три протокола объединяет тип модуляции - DPSK,

частота несущей - 1800 Гц и модуляционная скорость - 1200 бод. Разница

между ними заключается в возможности и способах обеспечения дуплексной

связи и в информационной скорости. V.26 обеспечивает дуплекс только по

четырехпроводной выделенной линии, V.26bis - это полудуплексный протокол,

предназначенный для работы по двухпроводной коммутируемой линии, а V.26ter

обеспечивает полный дуплекс с помощью технологии эхо-подавления. Кроме

того, первые два протокола могут быть асимметричными дуплексными,

опционально включая обратный канал, работающий на скорости 75 бит/с в

соответствии с V.23. Все три протокола обеспечивают скорость передачи

информации 2400 бит/с посредством четырехпозиционной (дибит) DPSK. V.26bis

и V.26ter, кроме того, имеют режим двухпозиционной (бит) DPSK, обеспечивая

скорость 1200 бит/с.

V.33 В этом протоколе используется модуляция с решетчатым кодированием

TCM. Он предназначен для обеспечения дуплексной связи на четырехпроводных

выделенных каналах. Имеет частоту несущего сигнала 1800 Гц, и модуляционную

скорость 2400 бод. Работает в режимах 64-TCM и 128-TCM. Соответственно,

информационная скорость может быть 12000 и 14400 бит/с. Этот протокол очень

напоминает V.32bis без эхо-подавления. Более того, если модем с протоколом

V.33 установить на четырехпроводное окончание до дифференциальной системы

АТС, то он вполне сможет связаться с удаленным модемом V.32bis,

установленным на двухпроводной линии.

Общеупотребительные факс-протоколы ITU-T

V.27ter

В этом протоколе применяется фазоразностная модуляция с частотой несущего

сигнала 1800 Гц. Могут использоваться два режима с разными информационными

скоростями: 2400 и 4800 бит/с. Информационная скорость 2400 бит/с

достигается модуляционной скоростью 1200 бод и кодированием дибита (4-

позиционный DPSK), а 4800 бит/с - скоростью 1600 бод и кодированием трибита

(8-позиционный DPSK). Стоит отметить, что существуют еще

малоупотребительные модемные протоколы данного семейства - V.27 и V.27bis,

которые отличаются от V.27ter, главным образом, типом канала (выделенный

четырехпроводный), для которого они предназначены.

V.29

В этом протоколе применяется квадратурная амплитудная модуляция. Частота

несущего сигнала - 1700 Гц, модуляционная скорость - 2400 бод. Имеет режимы

8-позиционной (трибит) и 16-позиционной (квадробит) QAM. Соответственно,

информационная скорость может быть 7200 и 9600 бит/с.

V.17

Этот протокол по своим параметрам очень напоминает V.32bis. В нем

используется модуляция с решетчатым кодированием. Частота несущего сигнала

- 1800 Гц, и модуляционная скорость - 2400 бод. Имеет режимы 16-TCM, 32-

TCM, 64-TCM и 128-TCM. Соответственно, информационная скорость может быть

7200, 9600, 12000 и 14400 бит/с.

Фирменные протоколы передачи данных

|Стандарт |Год |Максимальная |Дуплекс/ |Коммутируемы|Тип |

| |утверждени|скорость, |полудуплекс |е/ |модуляци|

| |я |бит/с | |выделенные |и |

|CSP |1991 |9600 |FDX(EC) |PSTN |QAM/TCM |

|Express96 |1987 |9600 |FDX(EC) |PSTN |QAM/TCM |

|V.32 ter |1993 |19200/16800 |FDX(EC) |PSTN |TCM |

|V.32 | |21600 |FDX(EC) |PSTN |TCM |

|ter/ASL | | | | | |

|ZyX | |19200/16800 |FDX(EC) |PSTN |TCM |

|HST |1992 |16800/14400 |FDX |PSTN |TCM |

|HST/ASL | |21600 |FDX |PSTN |TCM |

|PEP |1988 |19200 |HDX |PSTN |QAM |

|TurboPEP | |23000 |HDX |PSTN |TCM |

|V.fast |1994 |28800 |FDX |PSTN |TCM |

|X2 |1997 |56700/33600 |FDX |PSTN |PCM/QAM |

|K56Flex |1997 |56700/33600 |FDX |PSTN |PCM/QAM |

Время от времени те или иные фирмы - производители модемов приходили

к выводу, что их собственные разработки позволяют им обеспечить более

высокую скорость и лучшее качество связи, чем стандарты ITU-Т. Так

возникали - и продолжают возникать - фирменные (proprietary) протоколы

связи, принадлежащие одной какой-то фирме и поддерживаемые только модемами

этой фирмы. Эти протоколы нередко выигрывают в сравнении с стандартами ITU-

Т, и не только в отношении пропускной способности - они обладают большей

устойчивостью, защищенностью от помех, лучше приспосабливаются к

особенностям линий.

Конечно, главный недостаток любого фирменного протокола - то, что с ним

умеют работать только модемы данной фирмы, и для связи по фирменному

Страницы: 1, 2, 3, 4